煤礦巷道掘進工藝及裝備的發(fā)展分析

劉欣

摘 要：隨著科學技術的快速發(fā)展，我國煤炭行業(yè)發(fā)展迅速。煤炭資源作為我國的基礎能源，其在國民生產中占有十分重要的地位，特別是近年來，隨著我國經濟建設的飛速發(fā)展，國內很多重要行業(yè)都離不開煤炭資源，各行各業(yè)對煤炭資源的需求量不斷增大。而隨著各礦井已開采年限的增加，礦井可采煤炭資源量不斷減少，要想更好地滿足市場需求，這就對煤礦開采效能提出了更高的要求。

關鍵詞：煤礦巷道；掘進工藝及裝備的發(fā)展

引言

煤炭由于其不可再生性，開發(fā)和利用得到了國家的高度關注。隨著新能源產業(yè)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)煤炭行業(yè)的發(fā)展越發(fā)低迷，面臨這種社會情況，煤炭行業(yè)管理人員，需要進一步提升生產效率，降低投入成本，尤其是在巷道掘進方面，要對先進的工藝與設備，展開有效的應用。

1 煤礦巷道掘進工藝現狀

1.1前置支護掘進工藝

在實際掘進作業(yè)中，在掘進迎頭時把永久支護頂板的操作完成，人們稱這種掘進工藝為前置支護工藝。其采用的是掘一錨一以及掘一錨二的方式進行的支護，該掘進工藝雖然會耗費部分掘進時間，但有助于更好的保障礦井頂板安全。當應用該種工藝進行生產作業(yè)時，省去了臨時支護作業(yè)?；蛑辉谶M行永久支護作業(yè)時，借助機載臨時支護設備來進行簡單的臨時支護，這樣可大幅縮短掘進耗，提高掘進效率。在實際生產中該種掘進工藝的主要掘進流程為：先讓掘進機實際掘進一個或兩個錨桿排距，然后再讓掘進機適當后退甚至退出，采用錨桿鉆機實施錨桿支護，再讓錨桿鉆機退出，并讓掘進機到迎頭中試著掘進一個錨桿排距或兩個錨桿排距，這樣便順利完成了單個作業(yè)循環(huán)工序。應用前置支護掘進工藝進行作業(yè)時，可及時支護掘出頂板，頂板管理效果較好，較適宜掘進頂板破碎現象較嚴重以及頂板穩(wěn)定性相對較差的巷道。因掘進施工與支護施工具有一定的互斥性，在巷道施工作業(yè)中，錨桿支護速度的快慢會嚴重影響掘進效率的高低，而該掘進工藝受掘進迎頭空間的制約，實際掘進效率不會很高。

1.2后置支護掘進工藝

在進行巷道掘進施工作業(yè)時，相關作業(yè)人員應依據實際情況對掘進作業(yè)與支護作業(yè)進行科學、合理的調整，且應讓臨時支護作業(yè)與永久支護作業(yè)密切配合，當需要提高掘進效率時，通?？刹捎眠m當犧牲部分作業(yè)空間來進一步獲得掘進時間的后置支護方式來實現掘進。在該循環(huán)作業(yè)中，人們通常是一邊進行掘進及裝運清渣，一邊實施臨時支護作業(yè)與永久支護作業(yè)，二者可同時進行，這樣可顯著提高掘進效率，使巷道真正實現快速掘進。但在實際生產中，人們也發(fā)現當應用后置支護工藝來提高巷道掘進效率時，也存在很多問題，具體如下：①所用的臨時支護支架組結構較大，不僅會對掘進機的順利調動產生影響，而且也會使設備實際維護量大幅增加；②在工作面不斷向前推進作業(yè)中，支架組需對頂板進行反復支撐，易導致頂板發(fā)生破碎，增加了巷道頂板管理難度；③臨時支護實際支護強度通常不會很大，易造成頂板下沉，當進行永久支護時，易出現頂板離層現象；④后續(xù)用錨桿與錨索進行支護作業(yè)時，其支護時間很難與實際掘進速度完美匹配。當采用后置支護工藝來進行巷道掘進作業(yè)時，因其支護強度偏低且需多次反復支撐，因此當需支護的巷道頂板不是很穩(wěn)定時不宜采用該支護方式進行支護；但當待掘進巷道頂板較完整、地質條件較好時，采用該支護方式進行支護作業(yè)會使巷道實際掘進效率得到大幅提升。

2 煤礦巷道掘進工藝裝備及發(fā)展趨勢

2.1交叉支護掘進工藝裝備

經長期應用，人們發(fā)現后置支護工藝雖然實際掘進效率相對較高，但對頂板的管理不是很有利，而前置支護掘進工藝卻恰恰與其相反；采用后置支護工藝進行掘進可使掘進速度實現最大化，但很難把頂板安全性統(tǒng)籌兼顧好。在實際生產作業(yè)中，為了使掘進速度與支護速度實現科學、合理的匹配，人們研究出了一種交叉支護快速掘進工藝，該工藝正逐步得到改進與完善。采用交叉支護快掘工藝進行掘進作業(yè)，其主要用到的設備為雙錨掘進機。對于錨桿機集成型式而言，其主要集成方式大致可分為機身外部集成、截割部集成以及機身內部集成等。采用該工藝進行作業(yè)時，掘進機前置只用以實施必要的永久支護，用后置錨護設備來完成余下的錨桿與錨索支護作業(yè)，在此過程中同時開展掘進作業(yè)，可借助延長掘進作業(yè)時間來提升實際掘進效率。該掘進工藝的具體作業(yè)流程為：先讓掘進機掘進一個錨桿排距或兩個錨桿排距，再進行排渣并適當清理底板，然后讓機載臨時防護裝置展開將頂板護住，再讓機載錨桿機適當伸出，實施錨桿支護，再收回機載錨桿機，掘進機再掘進一個錨桿排距或兩個錨桿排距，與此同時讓后排進行錨桿及錨索的補打作業(yè)。但交叉支護掘進工藝也存在以下不足：①機載臨時支護裝置較難設計，若其設計不科學、不合理，可能會對司機的實際截割視線造成嚴重影響；②布設機載錨桿鉆機后，會使掘進機的寬度增寬、高度增大，會影響掘進機整機的實際適應性，降低其適應能力；③受錨桿機自身具體結構特點的限制，當實施錨護施工時，在某種程度上會增大操作難度。

2.2礦井水擴容改造項目改造

礦井水擴容改造項目改造完成后，每年可以減少礦井水排放量，減少能耗，環(huán)境效益提升，掘進的效率提高。交叉支護工藝的核心是雙錨掘進機，錨桿機集成型式比較多樣，在操作過程中，工作人員通過技術改造提升掘進作業(yè)的時間，來促進掘進的效率。這方面的工藝流程可以設定為掘進機掘進1-2個錨桿排距的時候，排渣清理底板，機載臨時防護系統(tǒng)護住頂板，機載錨桿機伸出，進行相應的錨桿支護，機載錨桿機收回，掘進機掘進1-2個錨桿排距，后排補打錨桿和錨索。在煤礦未來的發(fā)展中，需要加大快速掘進裝備和工藝的設備更新，提高效率。其內容為：第一，要優(yōu)化機載錨桿鉆機的布置結構，增強巷道的適應性，這樣工作人員的操作能夠更為便捷；第二，對于后部，可以配置機載錨桿鉆機，提升支護的整體速度，降低工人的工作壓力；第三，對于掘錨一體式掘進機的結構，要盡量降低成本，適應市場環(huán)境的發(fā)展；第四，需要優(yōu)化臨時支撐結構，提升掘進速度的效率。

2.3交叉支護掘進裝備未來發(fā)展趨勢

通過讓交叉支護掘進工藝與雙錨掘進機進行科學、合理的配合，這樣不僅可把掘進效率與頂板管理二者都估計到，而且對作業(yè)施工條件要求不是很高，與單純的只采用后置支護工藝或前置支護工藝相比，屬于一種最佳的掘進工藝?；谠摲N快速掘進裝備與工藝，認為其未來應重點朝以下方向發(fā)展：1）對機載錨桿鉆機實際布設結構進行科學、合理的優(yōu)化，同時進一步提高其對巷道適應性與實際操作的方便性。2）為提高后續(xù)支護速度，同時顯著減輕工人作業(yè)強度，可在系統(tǒng)后部裝設機載錨桿鉆機與運錨機。3）對掘錨一體式掘進機其具體結構進行科學、合理的優(yōu)化，以進一步降低設備生產成本，同時增強其工作適應性。4）對臨時支撐結構進行改進優(yōu)化，讓實際掘進時間盡量長，以提升掘進效率。

結語

總之，在實際生產作業(yè)中要想顯著提高礦井巷道掘進效率，相關施工人員必須從本礦井的實際情況出發(fā)，制定出適合自身掘進施工的掘進工藝，并應對掘進時間與支護時間進行科學、合理的分配，這樣才能最大限度地提高掘進效率，使礦井巷道實現快速掘進，進而為企業(yè)創(chuàng)造出更多的經濟效益。

參考文獻

[1]劉超.煤礦巷道快速掘進工藝與其裝備的發(fā)展[J].南方農機，2018，49（14）：245+248.

[2]王學成.我國煤礦巷道快速掘進技術與裝備發(fā)展現狀[J].煤礦機械，2017，38（06）：1-3.

[3]王本林，郭里茜.巷道快速掘進工藝和裝備的現狀與發(fā)展[J].煤炭技術，2016，35（10）：266-267.